RU2746430C1 - Iron core of transformer - Google Patents
Iron core of transformer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2746430C1 RU2746430C1 RU2020135637A RU2020135637A RU2746430C1 RU 2746430 C1 RU2746430 C1 RU 2746430C1 RU 2020135637 A RU2020135637 A RU 2020135637A RU 2020135637 A RU2020135637 A RU 2020135637A RU 2746430 C1 RU2746430 C1 RU 2746430C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- domains
- region
- grain
- oriented electrical
- electrical steel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/24—Magnetic cores
- H01F27/245—Magnetic cores made from sheets, e.g. grain-oriented
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/008—Heat treatment of ferrous alloys containing Si
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
- C21D8/1294—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a localized treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/16—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of sheets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2201/00—Treatment for obtaining particular effects
- C21D2201/05—Grain orientation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/32—Composite [nonstructural laminate] of inorganic material having metal-compound-containing layer and having defined magnetic layer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к железному сердечнику трансформатора, изготовленному из уложенных в стопку листов текстурированной электротехнической стали, и конкретно относится к железному сердечнику трансформатора, магнитострикционная вибрация которого может быть уменьшена для подавления шума трансформатора.The present invention relates to a transformer iron core made from stacked grain-oriented electrical steel sheets, and specifically relates to a transformer iron core whose magnetostrictive vibration can be reduced to suppress transformer noise.
Уровень техникиState of the art
Традиционно изучались различные методы снижения уровня шума, создаваемого трансформаторами. В частности, железные сердечники являются источниками шума даже в ненагруженном состоянии. Соответственно, для снижения уровня шума был разработан ряд технологий изготовления железных сердечников и листов из текстурированной электротехнической стали, используемых в железных сердечниках.Traditionally, various methods have been studied to reduce the noise generated by transformers. In particular, iron cores are sources of noise even when unloaded. Accordingly, a number of technologies for making iron cores and grain-oriented electrical steel sheets used in iron cores have been developed to reduce the noise level.
Основной причиной шума является магнитострикция листов текстурированной электротехнической стали и возникающая в результате нее вибрация железных сердечников. Соответственно, были предложены разнообразные методы подавления вибрации железных сердечников.The main cause of noise is the magnetostriction of grain oriented electrical steel sheets and the resulting vibration of the iron cores. Accordingly, various methods for suppressing vibration of iron cores have been proposed.
Например, в каждом их документов JP 2013-087305 A (PTL 1) и JP 2012-177149 A (PTL 2) предлагается метод подавления вибрации железного сердечника путем прослаивания листов текстурированной электротехнической стали полимером или демпфирующим стальным листом.For example, JP 2013-087305 A (PTL 1) and JP 2012-177149 A (PTL 2) each propose a method for suppressing vibration of an iron core by sandwiching grain-oriented electrical steel sheets with a polymer or damping steel sheet.
В каждом из документов JP H03-204911 A (PTL 3) и JP H04-116809 A (PTL 4) предлагается метод подавления вибрации железного сердечника путем укладки в стопку двух типов стальных листов, имеющих разную магнитострикцию.JP H03-204911 A (PTL 3) and JP H04-116809 A (PTL 4) each propose a method for suppressing vibration of an iron core by stacking two types of steel sheets having different magnetostriction.
В документе JP 2003-077747 A (PTL 5) предлагается метод подавления вибрации железного сердечника посредством скрепления уложенных листов текстурированной электротехнической стали. В документе JP H08-269562 A (PTL 6) предлагается метод уменьшения амплитуды магнитострикции путем создания в стальном листе небольших внутренних напряжений.JP 2003-077747 A (PTL 5) proposes a method for suppressing vibration of an iron core by bonding stacked grain-oriented electrical steel sheets. JP H08-269562 A (PTL 6) proposes a method to reduce the magnetostriction amplitude by creating small internal stresses in the steel sheet.
Перечень цитируемых документовList of cited documents
Патентная литератураPatent Literature
PTL 1: JP 2013-087305 APTL 1: JP 2013-087305 A
PTL 2: JP 2012-177149 APTL 2: JP 2012-177149 A
PTL 3: JP H03-204911 APTL 3: JP H03-204911 A
PTL 4: JP H04-116809 APTL 4: JP H04-116809 A
PTL 5: JP 2003-077747 APTL 5: JP 2003-077747 A
PTL 6: JP H08-269562 APTL 6: JP H08-269562 A
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Техническая проблемаTechnical problem
Способы, описанные в документах PTL 1 – PTL 6, как полагают, обеспечивают определенный эффект уменьшения магнитострикции или уменьшения вибрации железного сердечника, однако имеют ряд недостатков.The methods described in the
При применении способа, заключающегося в прослаивании стальных листов полимером или демпфирующим стальным листом, как предложено в документах PTL 1 и PTL 2, размер железного сердечника увеличивается.By applying the method of sandwiching steel sheets with a polymer or a damping steel sheet, as suggested in
В способе, в котором используются два типа стальных листов, как предложено в документах PTL 3 и PTL 4, необходимо строго контролировать укладываемые в стопку стальные листы. Это усложняет процесс изготовления железного сердечника и снижает производительность.In the method that uses two types of steel sheets, as suggested in
Процесс скрепления стальных листов между собой, как предложено в документе PTL 5, является времязатратным. Кроме того, существует вероятность приложения неравномерной нагрузки к стальным листам, что может ухудшить магнитные свойства.The process of bonding steel sheets together, as suggested in
С помощью способа, предложенного в документе PTL 6, амплитуда магнитострикции может быть уменьшена, однако магнитострикционная волнообразная деформация увеличивается, что приводит к увеличению шума, вызванного магнитострикционной гармоникой. Таким образом, эффект подавления шума является слабым.With the method proposed in
Таким образом, для уменьшения вибрации железного сердечника и уменьшения уровня шума трансформатора является целесообразным использование механизма, отличного от традиционных способов.Thus, to reduce the vibration of the iron core and reduce the noise level of the transformer, it is advisable to use a mechanism other than traditional methods.
Решение проблемыSolution to the problem
В результате тщательных исследований авторы настоящего изобретения впервые обнаружили, что при использовании двух или большего количества стальных листов, отличающихся по магнитострикционным свойствам, можно подавить магнитострикционную вибрацию железного сердечника за счет взаимной интерференции и, таким образом уменьшить уровень шума трансформатора.As a result of careful research, the present inventors discovered for the first time that by using two or more steel sheets with different magnetostrictive properties, it is possible to suppress the magnetostrictive vibration of the iron core due to mutual interference, and thus reduce the noise level of the transformer.
Настоящее изобретение основано на описанных выше исследованиях. В настоящем изобретении предлагается:The present invention is based on the studies described above. The present invention provides:
1. Железный сердечник трансформатора, содержащий множество листов текстурированной электротехнической стали, уложенных в стопку, причем по меньшей мере один из множества листов текстурированной электротехнической стали: (1) имеет область, в которой замыкающие домены формируются в направлении, пересекающем направление прокатки, и область, в которой замыкающие домены не формируются; (2) имеет относительную площадь R0 , определяется как отношение S0 к S, составляющую от 0,10% до 3,0%, и (3) относительную площадь R1a, определяемую как отношение S1a к S1, составляющую 50% или более, где S – площадь листа текстурированной электротехнической стали, S1 – площадь области, в которой формируются замыкающие домены, S0 – площадь области, в которой не формируются замыкающие домены, а S1a – площадь зоны, которая находится в области формирования замыкающих доменов и в которой величина расширения в точке максимальной деформации, когда проводится намагничивание в направлении прокатки, с максимальной магнитной индукцией 1,7 Тл и частотой 50 Гц, по меньшей мере на 2х10-7 больше, чем величина расширения в области, в которой не формируются замыкающие домены.1. An iron core of a transformer comprising a plurality of grain-oriented electrical steel sheets stacked, wherein at least one of the plurality of grain-oriented electrical steel sheets: (1) has a region in which trailing domains are formed in a direction crossing the rolling direction and a region, in which trailing domains are not formed; (2) has a relative area R 0 defined as a ratio of S 0 to S ranging from 0.10% to 3.0%, and (3) a relative area R 1a defined as a ratio of S 1a to
2. Железный сердечник трансформатора по п. 1, в котором угол замыкающих доменов относительно направления прокатки составляет от 60° до 90°.2. The iron core of the transformer according to
3. Железный сердечник трансформатора по п. 1 или 2, в котором интервал между замыкающими доменами в направлении прокатки составляет от 3 мм до 15 мм.3. An iron core of a transformer according to
Благоприятный эффектBeneficial effect
Согласно настоящему изобретению, вибрация железного сердечника может быть уменьшена и уровень шума трансформатора может быть снижен за счет использования механизма, отличающегося от традиционных методов.According to the present invention, the vibration of the iron core can be reduced and the noise level of the transformer can be reduced by using a mechanism different from conventional methods.
Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings
На прилагаемых чертежах:In the attached drawings:
фиг. 1 – график, иллюстрирующий в качестве примера характер расширения и сжатия листа текстурированной электротехнической стали, намагничиваемого с максимальной магнитной индукцией 1,7 Тл и частотой перемагничивания 50 Гц;fig. 1 is a graph illustrating, by way of example, the expansion and contraction behavior of a grain-oriented electrical steel sheet magnetized with a maximum magnetic flux density of 1.7 T and a magnetization reversal frequency of 50 Hz;
фиг. 2 – схематическое изображение листа текстурированной электротехнической стали в качестве материала железного сердечника, применяемого в эксперименте 1;fig. 2 is a schematic diagram of a grain-oriented electrical steel sheet as an iron core material used in
фиг. 3 – график зависимости уровня шума (дБ) трансформатора от относительной площади R0 (%) области без замыкающих доменов (эксперимент 1);fig. 3 is a graph of the dependence of the noise level (dB) of the transformer on the relative area R 0 (%) of the area without closing domains (experiment 1);
фиг. 4 – график зависимости потерь в сердечнике (Вт/кг) трансформатора от относительной площади R0 (%) области без замыкающих доменов (эксперимент 1);fig. 4 is a graph of the dependence of the losses in the core (W / kg) of the transformer on the relative area R 0 (%) of the area without closing domains (experiment 1);
фиг. 5 – схематическое изображение листа текстурированной электротехнической стали в качестве материала железного сердечника, применяемого в эксперименте 2;fig. 5 is a schematic diagram of a grain-oriented electrical steel sheet as an iron core material used in
фиг. 6 – схематическое изображение листа текстурированной электротехнической стали, используемого в качестве сравнительного в эксперименте 2;fig. 6 is a schematic diagram of a grain-oriented electrical steel sheet used as a comparative in
фиг. 7 – график, иллюстрирующий характер расширения и сжатия, когда лист текстурированной электротехнической стали намагничивается в условиях максимальной магнитной индукции 1,7 Тл и с частотой 50 Гц (эксперимент 2);fig. 7 is a graph illustrating the expansion and contraction behavior when the grain-oriented electrical steel sheet is magnetized under conditions of a maximum magnetic flux density of 1.7 T and a frequency of 50 Hz (Experiment 2);
фиг. 8 – график зависимости уровня шума (дБ) трансформатора от разности величин расширения (эксперимент 2);fig. 8 is a graph of the dependence of the noise level (dB) of the transformer on the difference in the expansion values (experiment 2);
фиг. 9 – схематическое изображение листа текстурированной электротехнической стали в качестве материала железного сердечника, применяемого в эксперименте 3;fig. 9 is a schematic diagram of a grain-oriented electrical steel sheet as an iron core material used in
фиг. 10 – график зависимости уровня шума (дБ) трансформатора от относительной площади R0 (%) области без замыкающих доменов в диапазоне от 0% до 100% (эксперимент 3);fig. 10 is a graph of the dependence of the noise level (dB) of the transformer on the relative area R 0 (%) of the area without closing domains in the range from 0% to 100% (experiment 3);
фиг. 11 – график зависимости уровня шума (дБ) трансформатора от относительной площади R0 (%) области без замыкающих доменов, для диапазона от 0% до 1% (эксперимент 3);fig. 11 is a graph of the dependence of the noise level (dB) of the transformer on the relative area R 0 (%) of the area without closing domains, for the range from 0% to 1% (experiment 3);
фиг. 12 – график зависимости потерь в сердечнике (Вт/кг) трансформатора от относительной площади R0 (%) области без замыкающих доменов, для диапазона от 0% до 100% (эксперимент 3);fig. 12 is a graph of the dependence of core losses (W / kg) of the transformer on the relative area R 0 (%) of the area without closing domains, for the range from 0% to 100% (experiment 3);
фиг. 13 – график зависимости потерь в сердечнике трансформатора (Вт/кг) от относительной площади R0 (%) области без замыкающих доменов, для диапазона от 0% до 10% (эксперимент 3);fig. 13 is a graph of the dependence of losses in the transformer core (W / kg) on the relative area R 0 (%) of the area without closing domains, for the range from 0% to 10% (experiment 3);
фиг. 14 – схематическое изображение вариантов областей формирования замыкающих доменов в листах текстурированной электротехнической стали согласно изобретению.fig. 14 is a schematic diagram of embodiments of trailing domain formation regions in grain oriented electrical steel sheets according to the invention.
Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention
Прежде всего, будет описываться магнитострикция листа текстурированной электротехнической стали.First of all, the magnetostriction of the grain-oriented electrical steel sheet will be described.
На фиг. 1 представлен график, иллюстрирующий в качестве примера характер расширения и сжатия листа текстурированной электротехнической стали в направлении прокатки, когда лист текстурированной электротехнической стали намагничивается в направлении прокатки, с максимальной магнитной индукцией 1,7 Тл и частотой 50 Гц.FIG. 1 is a graph illustrating, by way of example, the expansion and contraction behavior of the grain-oriented electrical steel sheet in the rolling direction when the grain-oriented electrical steel sheet is magnetized in the rolling direction, with a maximum magnetic flux density of 1.7 T and a frequency of 50 Hz.
Расширение и сжатие стального листа обычно вызывается увеличением или уменьшением магнитных доменов, называемых дополнительными магнитными доменами, которые имеют компоненты, вытянутые в направлении, перпендикулярном поверхности стального листа, и имеют самопроизвольную намагниченность в направлении <100><010>. Соответственно, одним из возможных методов уменьшения расширения и сжатия стального листа в направлении прокатки является подавление образования дополнительных магнитных доменов. Образование дополнительных магнитных доменов может быть подавлено уменьшением угла отклонения между направлением прокатки и осью [001]. Тем не менее, существует предел уменьшения угла отклонения.Expansion and contraction of a steel sheet is usually caused by an increase or decrease in magnetic domains, called additional magnetic domains, which have components elongated in a direction perpendicular to the surface of the steel sheet and are spontaneously magnetized in the <100> <010> direction. Accordingly, one possible method for reducing the expansion and contraction of the steel sheet in the rolling direction is to suppress the formation of additional magnetic domains. The formation of additional magnetic domains can be suppressed by decreasing the deflection angle between the rolling direction and the [001] axis. However, there is a limit to how much the deflection angle can be reduced.
В связи с этим авторы изучили другой метод подавления расширения и сжатия всего железного сердечника. В частности, по меньшей мере в одном из листов текстурированной электротехнической стали, составляющих железный сердечник, создают области, отличающиеся по магнитострикционным свойствам, чтобы за счет взаимной интерференции между указанными областями подавить расширение и сжатие всего железного сердечника. В качестве средства регулирования магнитострикционных свойств был использован способ формирования замыкающих доменов в направлении, пересекающем направление прокатки. Поскольку замыкающие домены расширяются в направлении, ортогональном направлению прокатки, формирование и исчезновение замыкающих доменов вызывают изменения, то есть сжатие и расширение стального листа в направлении прокатки.In this regard, the authors studied another method of suppressing the expansion and contraction of the entire iron core. In particular, regions differing in magnetostrictive properties are created in at least one of the grain-oriented electrical steel sheets constituting the iron core in order to suppress expansion and contraction of the entire iron core due to mutual interference between these regions. As a means of regulating the magnetostrictive properties, a method of forming closing domains in the direction intersecting the rolling direction was used. Since the trailing domains expand in the direction orthogonal to the rolling direction, the formation and disappearance of the trailing domains cause changes, that is, contraction and expansion of the steel sheet in the rolling direction.
Ниже описываются эксперименты, проведенные для изучения снижения уровня шума трансформатора указанным способом.The following describes experiments carried out to study the noise reduction of a transformer in this way.
Эксперимент 1
Во-первых, в железном сердечнике трансформатора, полученном путем укладки листов текстурированной электротехнической стали, подвергнутых обработке для измельчения магнитных доменов, было изучено, как наличие области, в которой не формируются замыкающие домены, влияет на уровень шума трансформатора.First, in a transformer iron core obtained by stacking grain-oriented electrical steel sheets subjected to magnetic domain grinding treatment, it was studied how the presence of a region in which no shorting domains are formed affects the noise level of the transformer.
На фиг. 2 схематически показан лист 1 текстурированной электротехнической стали в качестве материала железного сердечника и расположение замыкающих доменов, сформированных в листе текстурированной электротехнической стали. Полосообразная область 10 формирования замыкающих доменов, продолжающаяся от одного конца к другому концу в направлении прокатки листа 1 текстурированной электротехнической стали, была создана на обоих концевых участках листа 1 текстурированной электротехнической стали в направлении ширины (ортогональном направлению прокатки). Область 20 (область без замыкающих доменов), в которой не формировались замыкающие домены, была образована на участке, отличном от области 10 формирования замыкающих доменов, созданной на концевых участках листа 1 текстурированной электротехнической стали в направлении ширины, и продолжающейся от одного конца до другого конца листа в направлении прокатки листа 1 текстурированной электротехнической стали.FIG. 2 is a schematic diagram showing a grain-oriented
Лист 1 текстурированной электротехнической стали в качестве материала железного сердечника трансформатора изготавливали согласно следующей процедуре. Сначала типичный лист текстурированной электротехнической стали, имеющий толщину 0,27 мм и не подвергнутый обработке для измельчения магнитных доменов, разрезали для получения ширины 100 мм в направлении, ортогональном направлению прокатки, и затем обрабатывали для скашивания кромок. При срезе листа текстурированной электротехнической стали для получения скошенных кромок, поверхность стального листа облучали лазером на входной стороне линии реза, чтобы создать область 10 формирования замыкающих доменов. Проводили линейное лазерное сканирование в направлении, ортогональном направлению прокатки, как показано на фиг. 2. Лазерное облучение проводили с интервалом (интервал между линиями облучения) 4 мм в направлении прокатки. В результате лазерного облучения в каждом месте, облученном лазером, создавалась линейная деформация 11.A grain-oriented
Другие условия лазерного облучения:Other conditions of laser exposure:
- лазер: импульсный лазер с модулированной добротностью;- laser: pulsed Q-switched laser;
- мощность: 3,5 мДж/импульс;- power: 3.5 mJ / pulse;
- интервал между импульсами (шаговый интервал): 0,24 мм.- interval between pulses (step interval): 0.24 mm.
Здесь интервал между импульсами обозначает расстояние между центрами соседних точек облучения.Here, the pulse spacing denotes the distance between the centers of adjacent irradiation points.
Для исследования факторов, влияющих на магнитострикционные свойства, при изготовлении листов текстурированной электротехнической стали были созданы отдельные области 20 без замыкающих доменов в направлении, ортогональном направлению прокатки, имеющие ширину X, варьируемую в диапазоне от 0 мм до 50 мм. При исследовании замыкающих доменов методом Биттера с использованием устройства магнитной визуализации (MV-95, изготовленного Sigma Hi-Chemical, Inc.) было установлено, как и предполагалось, что замыкающие домены формировались на участке, на котором создавалась деформация. То есть линейно вытянутые замыкающие домены формировались в области 10 формирования замыкающих доменов. Угол замыкающих доменов относительно направления прокатки составлял 90°, а интервал между замыкающими доменами в направлении прокатки составлял 4 мм.To study the factors affecting the magnetostrictive properties, in the manufacture of grain-oriented electrical steel sheets,
Затем полученные листы 1 текстурированной электротехнической стали укладывали в стопку для формирования железного сердечника, предназначенного для трансформатора номинальной мощности 1000 кВА. Оценивали уровень шума и потери для каждого изготовленного трансформатора, намагничиваемого при условиях: максимальная индукция 1,7 Тл и частота перемагничивания 50 Гц.Then, the obtained grain-oriented
На фиг. 3 показан график зависимости уровня шума (дБ) трансформатора от относительной площади R0 (%) области 20 без замыкающих доменов. Здесь относительная площадь R0 области 20 без замыкающих доменов определяется как отношение площади S0 области 20 без замыкающих доменов к площади S используемого листа 1 текстурированной электротехнической стали. Площадь S листа 1 текстурированной электротехнической стали является наибольшей площадью поверхности (главной поверхности) листа, в которой созданы область 10 формирования замыкающих доменов и область 20 без замыкающих доменов (то есть площадью поверхности листа 1 текстурированной электротехнической стали, показанного на фиг. 2).FIG. 3 shows a graph of the dependence of the noise level (dB) of the transformer on the relative area R 0 (%) of the
По результатам, приведенным на фиг. 3, можно сделать вывод, что при наличии области 20 без замыкающих доменов, даже на небольшом участке поверхности листа, уровень шума трансформатора ниже, чем уровень шума при отсутствии указанной области 20 без замыкающих доменов. Отсутствие области 20 без замыкающих доменов означает, что область 10 формирования замыкающих доменов занимает всю поверхность листа текстурированной электротехнической стали. Обычная измельчающая обработка нетермостойких магнитных доменов приводит к созданию области 10 формирования замыкающих доменов по всей поверхности листа текстурированной электротехнической стали, то есть область 20 без замыкающих доменов отсутствует. Результаты, приведенные на фиг. 3 свидетельствуют о том, что при чрезмерно большой относительной площади R0 области 20 без замыкающих доменов уровень шума трансформатора является высоким. From the results shown in FIG. 3, it can be concluded that in the presence of a
На фиг. 4 представлен график зависимости потерь в сердечнике (Вт/кг) трансформатора (потерь в железе) от относительной площади R0 (%) области 20 без замыкающих доменов. Область без замыкающих доменов создается за счет уменьшения области, в которой формируются замыкающие домены, то есть области, подвергнутой обработке для измельчения магнитных доменов. Следовательно, когда относительная площадь R0 области без замыкающих доменов увеличивается, потери в сердечнике трансформатора возрастают, как показано на фиг. 4. Однако, по результатам, приведенным на фиг. 4, понятно, что при небольшой относительной площади R0 потери в сердечнике трансформатора увеличиваются весьма незначительно.FIG. 4 shows a graph of the dependence of the core loss (W / kg) of the transformer (iron loss) on the relative area R 0 (%) of the
Эти результаты показывают, что уровень шума может быть уменьшен без значительного увеличения потерь в железе путем формирования двух областей, отличающихся по магнитострикционным свойствам, то есть области формирования замыкающих доменов и области без замыкающих доменов, в листе из текстурированной электротехнической стали и ограничения относительной площади R0 области без замыкающих доменов определенным диапазоном.These results show that the noise level can be reduced without significantly increasing iron loss by forming two regions with different magnetostrictive properties, i.e., a region of closing domains and a region without closing domains, in a grain-oriented electrical steel sheet and limiting the relative area R 0 areas without trailing domains with a specific range.
Причина, по которой шум трансформатора был уменьшен при создании области без замыкающих доменов, раскрывается ниже. В области, в которой образуются замыкающие домены, образование и исчезновение замыкающих доменов и исчезновение и образование дополнительных магнитных доменов вызывает расширение и сжатие стального листа. Поскольку в результате намагничивания исчезают замыкающие домены, стальной лист расширяется в направлении прокатки при намагничивании в области формирования замыкающих доменов. Между тем, в области, в которой не формируются замыкающие домены, при исчезновении и формировании дополнительных магнитных доменов регулируется расширение и сжатие стального листа. Поскольку в результате намагничивания формируются дополнительные магнитные домены, стальной лист сжимается в направлении прокатки при намагничивании в области без замыкающих доменов. Таким образом, область формирования замыкающих доменов и область без замыкающих доменов демонстрируют противоположный характер расширения и сжатия. Следовательно, в результате создания в одном стальном листе как области формирования замыкающих доменов, так и области без замыкающих доменов подавляется сжатие всего стального листа, и, таким образом, снижается уровень шума.The reason why the noise of the transformer was reduced by creating a region without shorted domains is explained below. In the region in which the closure domains are formed, the formation and disappearance of the closure domains and the disappearance and formation of additional magnetic domains cause the expansion and contraction of the steel sheet. Since the closing domains disappear as a result of magnetization, the steel sheet expands in the rolling direction when magnetized in the region where the closing domains are formed. Meanwhile, in the region in which the closing domains are not formed, the expansion and contraction of the steel sheet is controlled upon disappearance and formation of additional magnetic domains. Since additional magnetic domains are formed as a result of magnetization, the steel sheet is compressed in the rolling direction when magnetized in a region without closure domains. Thus, the region of formation of the closing domains and the region without the closing domains demonstrate the opposite character of expansion and contraction. Therefore, by creating both the closing domain forming region and the non-closing domains in one steel sheet, compression of the entire steel sheet is suppressed, and thus the noise level is reduced.
Причина незначительного увеличения потерь в сердечнике трансформатора, когда относительная площадь R0 области без замыкающих доменов является небольшой, раскрывается ниже. При испытании магнитных свойств отдельного листа (испытание одиночного листа) для оценки магнитных свойств листа текстурированной электротехнической стали стальной лист намагничивали в направлении прокатки синусоидальной волной и измеряли потери в стали. Соответственно, если даже на небольшом участке присутствует область без замыкающих доменов, то есть область, не подвергнутая измельчению магнитных доменов, потери в железе заметно уменьшаются. С другой стороны, в реальном трансформаторе существуют и другие факторы, приводящие к увеличению потери в железе, помимо наличия области без замыкающих доменов, такие как волнообразная деформация при намагничивании и отклонение направления намагничивания от направления прокатки. Таким образом, в трансформаторе влияние области без замыкающих доменов на потери в железе является относительно небольшим. По этой причине влияние введения области без замыкающих доменов не было таким существенным, как при испытании одного листа.The reason for the insignificant increase in the core loss of the transformer when the relative area R 0 of the region without shorting domains is small is disclosed below. In a single sheet magnetic property test (single sheet test) to evaluate the magnetic property of a grain oriented electrical steel sheet, the steel sheet was magnetized in the rolling direction with a sine wave, and the steel loss was measured. Accordingly, if even in a small area there is a region without closing domains, that is, a region not subjected to the refinement of magnetic domains, the losses in iron are noticeably reduced. On the other hand, in a real transformer, there are other factors that lead to an increase in iron loss, in addition to the presence of a region without closure domains, such as undulating deformation during magnetization and deviation of the magnetization direction from the rolling direction. Thus, in a transformer, the influence of the region without closing domains on the iron loss is relatively small. For this reason, the effect of introducing a region without trailing domains was not as significant as when testing a single sheet.
Эксперимент 2
Затем было изучено влияние формы магнитострикционной кривой в области формирования замыкающих доменов на уровень шума трансформатора. В результате изучения различных параметров было установлено, что уровень шума трансформатора может быть эффективно снижен путем ограничения до определенного диапазона величины сжатия в точке экстремума магнитострикционной кривой при 1,7 Тл и 50 Гц. Указанный эксперимент будет описываться ниже.Then the influence of the shape of the magnetostrictive curve in the region of formation of the closing domains on the noise level of the transformer was studied. As a result of studying various parameters, it was found that the noise level of the transformer can be effectively reduced by limiting the compression value to a certain range at the extremum point of the magnetostrictive curve at 1.7 T and 50 Hz. This experiment will be described below.
На фиг. 5 схематически показан лист 1 текстурированной электротехнической стали в качестве материала железного сердечника и расположение замыкающих доменов, сформированных в листе текстурированной электротехнической стали. Область 10 формирования замыкающих доменов, продолжающаяся от одного конца до другого конца листа 1 текстурированной электротехнической стали в направлении прокатки, была создана на обоих концевых участках листа 1 текстурированной электротехнической стали в направлении ширины (направлении, ортогональном направлению прокатки). Область, отличная от области 10 формирования замыкающих доменов, представляет собой область 20 (область без замыкающих доменов), в которой не образуются замыкающие домены. Ширина области 20 без замыкающих доменов в направлении, ортогональном направлению прокатки, составляла 15 мм.FIG. 5 is a schematic diagram showing a grain-oriented
Лист 1 текстурированной электротехнической стали в качестве материала железного сердечника трансформатора изготавливали согласно следующей процедуре. Сначала типичный лист текстурированной электротехнической стали, имеющий толщину 0,23 мм и не подвергнутый обработке для измельчения магнитных доменов, разрезали для получения ширины 150 мм, затем обрабатывали для скашивания кромок. При скашивании кромок листа текстурированной электротехнической стали поверхность стального листа облучали лазером от линии реза, чтобы создать область 10 формирования замыкающих доменов. Проводили линейное лазерное сканирование в направлении ортогональном направлению прокатки, как показано на фиг. 5. Лазерное облучение проводили с интервалом (интервал между линиями облучения) 5 мм в направлении прокатки. В результате лазерного облучения на каждом участке, облучаемом лазером, создавалась линейная деформация 11. При изменении мощности лазера в диапазоне от 100 Вт до 250 Вт было получено множество листов текстурированной электротехнической стали, отличающихся друг от друга величиной сжатия в области формирования замыкающих доменов.A grain-oriented
Другие условия лазерного облучения:Other conditions of laser exposure:
- лазер: одномодовый волоконный лазер;- laser: single mode fiber laser;
- скорость отклонения: 5 м/сек;- deflection speed: 5 m / s;
- мощность: от 100 Вт до 250 Вт (см. таблицу 1).- power: from 100 W to 250 W (see table 1).
Линейно вытянутые замыкающие домены были сформированы в области 10 формирования замыкающих доменов. Угол замыкающих доменов относительно направления прокатки составлял 90°, а интервал между замыкающими доменами в направлении прокатки составлял 5 мм.Linearly elongated trailing domains were formed in the
Для сравнения, был получен лист текстурированной электротехнической стали, не имеющий области без замыкающих доменов, в результате формирования замыкающих доменов во всем стальном листе, как показано на фиг. 6.For comparison, a grain-oriented electrical steel sheet having no region without trailing domains was obtained by forming trailing domains in the entire steel sheet, as shown in FIG. 6.
Для определения магнитострикционных свойств каждого из участков, а именно, участка формирования замыкающих доменов и участка без замыкающих доменов был приготовлен лист текстурированной электротехнической стали, всю поверхность которого облучали лазером, в тех же условиях, что и вышеупомянутый лист текстурированной электротехнической стали, а также был приготовлен лист текстурированной электротехнической стали, который не облучали лазером. С помощью лазерного доплеровского виброметра измеряли величину расширения и сжатия каждого полученного листа текстурированной электротехнической стали при намагничивании в условиях частоты 50 Гц и максимальной магнитной индукции 1,7 Тл. В качестве репрезентативных примеров результаты измерения величины расширения для соответствующих листов текстурированной электротехнической стали, полученных при трех различных условиях лазерного облучения, и листа текстурированной электротехнической стали, не облученного лазером, показаны на фиг. 7 и представлены в таблице 1.To determine the magnetostrictive properties of each of the sections, namely, the section for forming the closing domains and the section without the closing domains, a grain-oriented electrical steel sheet was prepared, the entire surface of which was irradiated with a laser, under the same conditions as the above-mentioned grain-oriented electrical steel sheet, and was also prepared a grain-oriented electrical steel sheet that has not been irradiated with a laser. Using a laser Doppler vibrometer, the amount of expansion and contraction of each obtained grain-oriented electrical steel sheet was measured when magnetized under conditions of a frequency of 50 Hz and a maximum magnetic induction of 1.7 T. As representative examples, the results of measuring the expansion amount for respective grain-oriented electrical steel sheets obtained under three different laser irradiation conditions and a grain-oriented electrical steel sheet not irradiated with a laser are shown in FIG. 7 and are presented in table 1.
Таблица 1Table 1
(Вт)Power
(W)
(10-7)Expansion at the point of maximum deformation
(10 -7 )
(10-7)Expansion difference
(10 -7 )
замыкающих доменовFormation area
trailing domains
Особое внимание уделяли величине расширения в точке максимальной деформации (точка максимальной деформации), согласно характеру измеренного расширения и сжатия, (далее именуемой просто «величиной расширения»), которая для каждого образца приведена в таблице 1. «Разность величин расширения» (Δλ = λ1 - λ0), которая определяется как разность между величиной расширения (λ1) в области формирования замыкающих доменов и величиной расширения (λ0) в области без замыкающих доменов, также приведена в таблице 1. Величина расширения со знаком минус указывает величину сжатия.Particular attention was paid to the amount of expansion at the point of maximum deformation (point of maximum deformation), according to the nature of the measured expansion and contraction, (hereinafter referred to simply as “the amount of expansion”), which for each sample is given in Table 1. “Difference of expansion values” (Δλ = λ 1 - λ 0 ), which is defined as the difference between the expansion (λ 1 ) in the region of formation of the closing domains and the expansion (λ 0 ) in the region without closing domains, is also given in Table 1. The expansion value with a minus sign indicates the amount of contraction.
Результаты, представленные на фиг. 7 и в таблице 1, показывают, что в области формирования замыкающих доменов величина расширения в точке максимальной деформации увеличивается с увеличением мощности лазера, то есть наблюдается увеличение величины введенной деформации.The results shown in FIG. 7 and Table 1 show that in the region of formation of the closing domains, the expansion amount at the point of maximum deformation increases with increasing laser power, that is, an increase in the amount of introduced deformation is observed.
Далее полученные листы 1 текстурированной электротехнической стали укладывали в стопку для формирования железного сердечника, предназначенного для трансформатора номинальной мощности 1200 кВА. Оценивали уровень шума каждого изготовленного трансформатора, намагниченного при максимальной магнитной индукции 1,7 Тл и частоте 50 Гц.Next, the obtained grain-oriented
На фиг. 8 представлен график зависимости уровня шума трансформатора от разности величин расширения (Δλ) в точке максимальной деформации. Результаты на фиг. 8 показывают, если Δλ равно 2х10-7 или более, уровень шума трансформатора эффективно снижается. Точка на фиг. 8, в которой разность величин расширения равна 0, соответствует измеренному значению для показанного на фиг. 6 листа текстурированной электротехнической стали, не имеющего области без замыкающих доменов.FIG. 8 is a graph showing the dependence of the noise level of the transformer on the difference in the values of expansion (Δλ) at the point of maximum deformation. The results in FIG. 8 shows that if Δλ is 2x10 -7 or more, the noise level of the transformer is effectively reduced. The point in FIG. 8 in which the difference in the expansion amounts is 0 corresponds to the measured value for the one shown in FIG. 6 grain oriented electrical steel sheet having no area without trailing domains.
Эксперимент 3
Затем было изучено влияние относительной площади R0 области без замыкающих доменов на уровень шума трансформатора.Then the influence of the relative area R 0 of the region without closing domains on the noise level of the transformer was studied.
На фиг. 9 схематически показан лист 1 текстурированной электротехнической стали в качестве материала железного сердечника и расположение замыкающих доменов, сформированных в листе 1 текстурированной электротехнической стали. В листе 1 текстурированной электротехнической стали были созданы две области 10 формирования замыкающих доменов, простирающиеся от одного конца до другого конца листа 1 текстурированной электротехнической стали в направлении прокатки. Области, отличные от областей 10 формирования замыкающих доменов, были областями 20 (областями без замыкающих доменов), в которых не формировались замыкающие домены. Ширина одной из двух областей 20 без замыкающих доменов в направлении, ортогональном направлению прокатки, составляла X, а ширина другой области без замыкающих доменов в направлении, ортогональном направлению прокатки, составляла 2X. Варьируя величину X, получали листы текстурированной электротехнической стали, отличающиеся по относительной площади R0 области без замыкающих доменов (то есть двух областей без замыкающих доменов) в диапазоне от 0% до 100%. Если относительная площадь R0 составляет 0%, это означает, что присутствует только область формирования замыкающих доменов, а область без замыкающих доменов отсутствует. Если относительная площадь R0 составляет 100%, это означает, что присутствует только область без замыкающих доменов, а область формирования замыкающих доменов отсутствует.FIG. 9 is a schematic diagram showing a grain-oriented
Лист 1 текстурированной электротехнической стали в качестве материала железного сердечника трансформатора изготавливали согласно следующей процедуре. Сначала типичный лист текстурированной электротехнической стали, имеющий толщину 0,30 мм и не подвергнутый обработке для измельчения магнитных доменов, разрезали для получения ширины 200 мм в направлении, ортогональном направлению прокатки, и затем обрабатывали для скашивания кромок. При выполнении среза на листе текстурированной электротехнической стали для получения скошенных кромок поверхность стального листа облучали электронным пучком с входной стороны линии реза, чтобы создать область 10 формирования замыкающих доменов. Проводили линейное сканирование электронным пучком в направлении, ортогональном направлению прокатки, как показано на фиг. 9. Облучение электронным пучком проводили с интервалом (интервал между линиями облучения) 4 мм в направлении прокатки. В результате облучения лазерным пучком на каждом участке, облучаемом электронным пучком, создавалась линейная деформация 11.A grain-oriented
На основании результатов предварительного исследования задавали ток пучка 2 мА или 15 мА. Как показали результаты эксперимент 2, если разность величин расширения составляет 2х10-7 или более, уровень шума трансформатора эффективно снижается. Для получения требуемой разности величин расширения минимальный ток пучка должен составлять 2 мА. При увеличении тока пучка разность величин расширения дополнительно возрастает. Однако, если облучение проводится при чрезмерной величине тока пучка, деформация стального листа увеличивается, в результате чего стальной лист может стать непригодным в качестве материала железного сердечника. Верхний предел тока пучка, при котором может сохраняться форма стального листа в качестве материала железного сердечника, составляет 15 мА. Следовательно, разность величин расширения в полученном листе текстурированной электротехнической стали составляет 2х10-7 или более, независимо от того, какое из значений тока пучка используется.Based on the results of the preliminary study, the beam current was set to 2 mA or 15 mA. As shown in the results of
Другие условия облучения электронным пучком:Other conditions for electron beam irradiation:
- ускоряющее напряжение: 60 кВ;- accelerating voltage: 60 kV;
- скорость сканирования: 10 м/с.- scanning speed: 10 m / s.
Линейно вытянутые замыкающие домены были сформированы в области 10 формирования замыкающих доменов. Угол замыкающих доменов относительно направления прокатки составлял 90°, а интервал между замыкающими доменами в направлении прокатки составлял 4 мм.Linearly elongated trailing domains were formed in the
Полученные листы 1 текстурированной электротехнической стали укладывали в стопку для формирования железного сердечника, предназначенного для трансформатора номинальной мощности 2000 кВА. Оценивали уровень шума и потери в сердечнике каждого изготовленного трансформатора, намагниченного при максимальной магнитной индукции 1,7 Тл и частоте 50 Гц.The obtained grain oriented
На фиг. 10 представлен график зависимости уровня шума (дБ) трансформатора от относительной площади R0 (%) области без замыкающих доменов. На фиг. 11 представлен график зависимости уровня шума (дБ) трансформатора от относительной площади R0 (%) области без замыкающих доменов в диапазоне от 0% до 1%. То есть на фиг. 11 показан в увеличенном виде участок графика, представленного на фиг. 10. Согласно результатам на фиг. 10 и 11, если относительная площадь R0 составляет 0,10% или более, уровень шума трансформатора может быть эффективно снижен независимо от величины тока пучка, то есть от величины введенной деформации.FIG. 10 shows a graph of the dependence of the noise level (dB) of the transformer on the relative area R 0 (%) of the area without closing domains. FIG. 11 shows a graph of the dependence of the noise level (dB) of the transformer on the relative area R 0 (%) of the area without closing domains in the range from 0% to 1%. That is, in FIG. 11 is an enlarged view of a portion of the graph of FIG. 10. According to the results in FIG. 10 and 11, if the relative area R 0 is 0.10% or more, the noise level of the transformer can be effectively reduced regardless of the amount of beam current, that is, the amount of deformation introduced.
На фиг. 12 представлен график зависимости потерь в сердечнике (Вт/кг) трансформатора от относительной площади R0 (%) области без замыкающих доменов. Фиг. 13 представлен график зависимости потерь в сердечнике (Вт/кг) трансформатора от относительной площади R0 (%) области без замыкающих доменов в диапазоне от 0% до 10%. То есть фиг. 13 показан в увеличенном виде участок графика, представленного на фиг. 12. Согласно результатам на фиг. 12 и 13, если относительная площадь R0 составляет 3,0% или менее, увеличение потерь в сердечнике трансформатора может быть подавлено независимо от величины тока пучка, то есть независимо от величины введенной деформации.FIG. 12 shows a graph of the dependence of the core loss (W / kg) of the transformer on the relative area R 0 (%) of the area without closing domains. FIG. 13 shows a graph of the dependence of the core loss (W / kg) of the transformer on the relative area R 0 (%) of the area without closing domains in the range from 0% to 10%. That is, FIG. 13 is an enlarged view of a portion of the graph of FIG. 12. According to the results in FIG. 12 and 13, if the relative area R 0 is 3.0% or less, the increase in core loss of the transformer can be suppressed regardless of the amount of beam current, that is, regardless of the amount of deformation introduced.
Согласно представленным результатам, если относительная площадь R0 области без замыкающих доменов составляет 0,10% или более и 3,0% или менее, уровень шума трансформатора может быть снижен при подавлении увеличения потерь в сердечнике трансформатора независимо от величины введенной деформации.According to the presented results, if the relative area R 0 of the area without closing domains is 0.10% or more and 3.0% or less, the noise level of the transformer can be reduced while suppressing the increase in core loss of the transformer regardless of the amount of deformation introduced.
Ниже подробно описываются технологии, использованные в настоящем изобретении. Следующее описание предназначено для иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, которые не следует рассматривать как ограничительные.The technologies used in the present invention are described in detail below. The following description is intended to illustrate preferred embodiments of the present invention, which should not be construed as limiting.
Железный сердечник трансформатораIron core transformer
Железный сердечник трансформатора согласно одному из раскрытых вариантов осуществления изобретения представляет собой железный сердечник трансформатора, содержащий множество листов текстурированной электротехнической стали, уложенных в стопку, причем по меньшей мере один из листов текстурированной электротехнической стали удовлетворяет описываемым ниже условиям. Конструкция и прочие характеристики железного сердечника трансформатора не ограничены, то есть сердечник может иметь любую конструкцию и прочие характеристики.A transformer iron core according to one disclosed embodiment is a transformer iron core comprising a plurality of grain-oriented electrical steel sheets stacked, at least one of the grain-oriented electrical steel sheets satisfying the conditions described below. The design and other characteristics of the iron core of the transformer are not limited, that is, the core can be of any design and other characteristics.
Лист текстурированной электротехнической сталиTextured Electrical Steel Sheet
По меньшей мере один из листов текстурированной электротехнической стали в качестве материала железного сердечника для трансформатора должен иметь область формирования замыкающих доменов и область без замыкающих доменов, которые удовлетворяют описываемым ниже условиям. Область формирования замыкающих доменов и область без замыкающих доменов стального листа отличаются по магнитострикционным свойствам, как упоминалось выше. Если один из листов текстурированной электротехнической стали, используемых в железном сердечнике, имеет участки, отличающиеся друг от друга магнитострикционными свойствами, расширение и сжатие железного сердечника могут быть подавлены, и может быть снижен уровень шума трансформатора. При этом остальные листы текстурированной электротехнической стали в железном сердечнике могут быть любыми.At least one of the grain-oriented electrical steel sheets as an iron core material for a transformer must have a closing domain formation region and a non-closing domain region that satisfy the conditions described below. The area of formation of the closing domains and the area without the closing domains of the steel sheet differ in magnetostrictive properties, as mentioned above. If one of the grain-oriented electrical steel sheets used in the iron core has portions different from each other in magnetostrictive properties, expansion and contraction of the iron core can be suppressed, and the noise level of the transformer can be reduced. In this case, the rest of the grain-oriented electrical steel sheets in the iron core can be any.
Лист текстурированной электротехнической стали, применяемый в качестве материала железного сердечника, обрабатывается до требуемого размера. Даже в случае, когда лист текстурированной электротехнической стали (исходный лист) перед обработкой имеет область формирования замыкающих доменов и область без замыкающих доменов, лист текстурированной электротехнической стали может в конечном итоге иметь только одну из областей, а именно область формирования замыкающих домена или область без замыкающих доменов в зависимости от того, из какой части исходного листа вырезан лист текстурированной электротехнической стали в качестве материала железного сердечника. Таким образом, лист текстурированной электротехнической стали в качестве материала железного сердечника должен быть изготовлен в соответствии с описываемыми ниже условиями.The grain-oriented electrical steel sheet used as the iron core material is processed to the required size. Even in the case where the grain-oriented electrical steel sheet (original sheet) has a closing domain forming region and a non-closing domains region before processing, the grain-oriented electrical steel sheet may end up having only one of the regions, namely, a closing domain forming region or a non-closing domain. domains depending on which part of the original sheet is cut the grain-oriented electrical steel sheet as the iron core material. Thus, a grain oriented electrical steel sheet as an iron core material must be manufactured in accordance with the conditions described below.
Толщина листа текстурированной электротехнической стали, включенного в железный сердечник согласно настоящему изобретению, не ограничена, и лист может иметь любую толщину. Даже при изменении толщины стального листа количество исчезающих замыкающих доменов и количество сформированных дополнительных магнитных доменов неизменно. Таким образом, эффект снижения уровня шума может быть достигнут независимо от толщины листа. Однако с точки зрения уменьшения потерь в сердечнике желательно, чтобы лист текстурированной электротехнической стали был тонким. Следовательно, толщина листа текстурированной электротехнической стали, предпочтительно, составляет 0,35 мм или менее. Между тем, если лист текстурированной электротехнической стали имеет по меньшей мере заданную толщину, облегчается обращение с ним и улучшается технологичность при изготовлении железного сердечника. Таким образом, предпочтительной является толщина листа текстурированной электротехнической стали 0,15 мм или более.The thickness of the grain-oriented electrical steel sheet included in the iron core according to the present invention is not limited, and the sheet may have any thickness. Even when the thickness of the steel sheet is changed, the number of disappearing closing domains and the number of additional magnetic domains formed are unchanged. Thus, the effect of reducing the noise level can be achieved regardless of the thickness of the sheet. However, from the viewpoint of reducing the core loss, it is desirable that the grain-oriented electrical steel sheet be thin. Therefore, the thickness of the grain oriented electrical steel sheet is preferably 0.35 mm or less. In the meantime, if the grain-oriented electrical steel sheet has at least a predetermined thickness, it is easier to handle and improve the workability in the manufacture of the iron core. Thus, a grain-oriented electrical steel sheet thickness of 0.15 mm or more is preferable.
Замыкающий доменTrailing domain
Замыкающие домены сформированы в направлении, пересекающем направление прокатки листа текстурированной электротехнической стали. Другими словами, замыкающие домены продолжаются в направлении, пересекающем направление прокатки. Обычно замыкающие домены являются линейными. Угол (угол наклона) замыкающих доменов относительно направления прокатки не ограничен, однако, предпочтительно, составляет от 60° до 90°. Здесь угол замыкающих доменов относительно направления прокатки обозначает угол между линейно вытянутыми замыкающими доменами и направлением прокатки листа текстурированной электротехнической стали.The closing domains are formed in a direction intersecting the rolling direction of the grain-oriented electrical steel sheet. In other words, the trailing domains extend in a direction intersecting the rolling direction. Trailing domains are usually linear. The angle (tilt angle) of the closing domains with respect to the rolling direction is not limited, however, it is preferably 60 ° to 90 °. Here, the angle of the closing domains with respect to the rolling direction denotes the angle between the linearly elongated closing domains and the rolling direction of the grain-oriented electrical steel sheet.
Замыкающие домены, предпочтительно, расположены с интервалом в направлении прокатки листа текстурированной электротехнической стали. Интервал (линейный интервал) между замыкающими доменами в направлении прокатки не ограничен, однако, предпочтительно, составляет от 3 мм до 15 мм. Здесь интервал между замыкающими доменами обозначает расстояние между одним замыкающим доменом и смежным замыкающим доменом. Интервалы между замыкающими доменами могут варьироваться, однако, предпочтительно, интервалы являются равными.The closing domains are preferably spaced in the rolling direction of the grain-oriented electrical steel sheet. The spacing (linear spacing) between the trailing domains in the rolling direction is not limited, however, it is preferably 3 mm to 15 mm. Here, the spacing between the trailing domains denotes the distance between one trapping domain and an adjacent trapping domain. The spacing between the trailing domains can vary, however, the spacing is preferably equal.
Один лист текстурированной электротехнической стали может включать одну или несколько областей формирования замыкающих доменов. Если в одном листе текстурированной электротехнической стали имеется несколько областей формирования замыкающих доменов, угол наклона и интервал между замыкающими доменами в каждой области формирования замыкающих доменов могут быть одинаковыми или разными. Если в железном сердечнике используется несколько листов текстурированной электротехнической стали и каждый из них имеет область формирования замыкающих доменов, угол наклона и интервал между замыкающими доменами в области формирования замыкающих доменов в каждом листе текстурированной электрической стали могут быть одинаковыми или разными.One grain oriented electrical steel sheet may include one or more closure domains. If there are multiple trailing domain forming regions in one grain-oriented electrical steel sheet, the angle of inclination and the spacing between the trailing domains in each trailing domain forming region may be the same or different. If several grain-oriented electrical steel sheets are used in the iron core and each has a closing domain forming region, the angle and spacing between the closing domains in the closing domain forming region in each grain-oriented electrical steel sheet may be the same or different.
В настоящем изобретении термин «область, в которой сформированы замыкающие домены», обозначает область, в которой присутствует множество замыкающих доменов, вытянутых в направлении, пересекающем направление прокатки, и расположенных с интервалом в направлении прокатки. Например, если замыкающие домены сформированы последовательно с интервалом от одного конца до другого конца листа 1 текстурированной электротехнической стали в направлении прокатки листа 1 текстурированной электротехнической стали, как показано на фиг. 2, для обозначения полосообразной области (заштрихованного участка), в которой сформирована группа замыкающих доменов, используется термин «область, в которой формируются замыкающие домены». В описании настоящего изобретения термин «область формирования замыкающих доменов» используется наравне с термином «область, в которой формируются замыкающие домены».In the present invention, the term “region in which trailing domains are formed” means a region in which a plurality of trailing domains are present extending in the direction intersecting the rolling direction and spaced apart in the rolling direction. For example, if the trailing domains are formed sequentially at an interval from one end to the other end of the grain-oriented
По меньшей мере один из листов текстурированной электротехнической стали, составляющих железный сердечник трансформатора согласно настоящему изобретению, должен иметь область формирования замыкающих доменов и область без замыкающих доменов, а также относительную площадь R0 и относительную площадь R1a, которые должны удовлетворять описываемым ниже условиям.At least one of the grain-oriented electrical steel sheets constituting the iron core of the transformer according to the present invention must have a closing domain and a non-closing domain, as well as a relative area R 0 and a relative area R 1a , which must satisfy the conditions described below.
Относительная площадь R0: 0,10% до 3,0%Relative area R 0 : 0.10% to 3.0%
Относительная площадь R0, определенная как отношение S0 к S, должна составлять от 0,10% 3,0%, где S – площадь листа текстурированной электротехнической стали, а S0 –площадь области, в которой не формируются замыкающие домены. Если относительная площадь R0 меньше 0,10%, эффект снижения уровня шума за счет взаимодействия между областью без замыкающих доменов и областью формирования замыкающих доменов является недостаточным. Если относительная площадь R0 больше 3,0%, доля области формирования замыкающих доменов уменьшается, так что эффект измельчения магнитных доменов недостаточен и потери в сердечнике возрастают.The relative area R 0 , defined as the ratio of S 0 to S, should be from 0.10% to 3.0%, where S is the area of the grain-oriented electrical steel sheet and S 0 is the area of the region in which the trailing domains are not formed. If the relative area R 0 is less than 0.10%, the effect of reducing the noise level due to the interaction between the region without trailing domains and the region of forming the trailing domains is insufficient. If the relative area R 0 is more than 3.0%, the fraction of the area of formation of the closure domains decreases, so that the grinding effect of the magnetic domains is insufficient and the core loss increases.
Относительная площадь R1a: 50% или болееRelative area R 1a : 50% or more
Относительная площадь R1a, определенная как отношение S1a к S1, должна составлять 50% или более, где S1 – площадь области, в которой формируются замыкающие домены, а S1a – площадь зоны области, в которой формируются замыкающие домены и в которой величина расширения по меньшей мере на 2х10-7 больше, чем величина расширения в области, в которой не формируются замыкающие домены. Другими словами, относительная площадь R1a части области формирования замыкающих доменов, в которой «разность величин расширения» (Δλ = λ1 - λ0), определяемая как разность между величиной расширения (λ1) в области формирования замыкающих доменов и величиной расширения (λ0) в области без замыкающих доменов, составляет 2х10-7 или более, должна составлять 50% или более всей области формирования замыкающих доменов. Здесь величина расширения обозначает величину расширения в точке максимальной деформации при намагничивании в направлении прокатки, с максимальной магнитной индукцией 1,7 Тл и частотой 50 Гц.The relative area R 1a , defined as the ratio of S 1a to S 1 , must be 50% or more, where S 1 is the area of the region in which the trailing domains are formed, and S 1a is the area of the zone of the region in which the trailing domains are formed and in which the expansion amount is at least 2x10 -7 greater than the expansion amount in the region in which no trailing domains are formed. In other words, the relative area R 1a of the part of the region of formation of the closing domains, in which the "difference in expansion values" (Δλ = λ 1 - λ 0 ), defined as the difference between the value of expansion (λ 1 ) in the region of formation of the closing domains and the value of expansion (λ 0 ) in the region without trailing domains, is 2x10 -7 or more, should be 50% or more of the entire region of formation of trailing domains. Here, the expansion amount denotes the expansion amount at the point of maximum deformation during magnetization in the rolling direction, with a maximum magnetic flux density of 1.7 T and a frequency of 50 Hz.
Как упоминалось ранее, при намагничивании листа текстурированной электротехнической стали дополнительные магнитные домены расширяются в направлении толщины листа, в результате чего лист текстурированной электротехнической стали сжимается в направлении прокатки. Наряду с этим, присутствующие в стальном листе замыкающие домены расширяются в направлении, ортогональном направлению прокатки, в результате чего стальной лист сжимается в направлении прокатки из-за наличия замыкающих доменов. Соответственно, когда замыкающие домены исчезают в результате намагничивания, стальной лист расширяется в направлении прокатки. Указанное расширение листа противодействует сжатию, вызванному образованием дополнительных магнитных доменов, соответственно, может быть эффективно уменьшено сжатие листа текстурированной электротехнической стали в направлении прокатки и, следовательно, шум трансформатора может быть подавлен.As mentioned previously, when the grain-oriented electrical steel sheet is magnetized, the additional magnetic domains expand in the direction of the sheet thickness, thereby causing the grain-oriented electrical steel sheet to contract in the rolling direction. In addition, the closing domains present in the steel sheet expand in the direction orthogonal to the rolling direction, whereby the steel sheet contracts in the rolling direction due to the presence of the closing domains. Accordingly, when the trailing domains disappear due to magnetization, the steel sheet expands in the rolling direction. This expansion of the sheet counteracts the contraction caused by the formation of additional magnetic domains, accordingly, the compression of the grain-oriented electrical steel sheet in the rolling direction can be effectively reduced, and hence the noise of the transformer can be suppressed.
Чтобы достичь указанного эффекта подавления шума, относительная площадь R1a должна составлять 50% или более. Для дополнительного усиления указанного эффекта относительная площадь R1a, предпочтительно, составляет 75% или более. Верхний предел для относительной площади R1a не установлен и относительная площадь R1a может составлять 100%.To achieve the specified noise suppression effect, the relative area R 1a must be 50% or more. To further enhance this effect, the relative area R 1a is preferably 75% or more. There is no upper limit for the relative area of R 1a , and the relative area of R 1a may be 100%.
Разность величин расширения: 2х10-7 или болееExpansion difference: 2x10 -7 or more
Относительная площадь R1a определяется как относительная площадь зоны, в которой разность величин расширения составляет 2х10-7 или более. Если разность величин расширения составляет менее 2х10-7, вышеуказанный эффект подавления вибрации является низким, и уровень шума трансформатора не может быть уменьшен в достаточной степени. Верхний предел разности величин сжатия не установлен. Однако, если разность является чрезмерно большой, абсолютное значение магнитострикции по меньшей мере в одной из областей будет большим, что может вызвать усиление шума. Кроме того, при условиях, в которых большая разность величин сжатия, стальной лист может деформироваться и стать непригодным в качестве материала железного сердечника. Таким образом, разность величин сжатия, предпочтительно, составляет 5х10-6 или менее.The relative area R 1a is defined as the relative area of the zone in which the difference in the magnitude of the expansion is 2x10 -7 or more. If the difference in the expansion amounts is less than 2x10 -7 , the above vibration suppression effect is low, and the noise level of the transformer cannot be sufficiently reduced. The upper limit of the difference in compression values is not set However, if the difference is excessively large, the absolute value of magnetostriction in at least one of the regions will be large, which can cause an increase in noise. In addition, under conditions in which there is a large difference in the amount of compression, the steel sheet may deform and become unusable as an iron core material. Thus, the difference in the amount of compression is preferably 5x10 -6 or less.
По меньшей мере один из листов текстурированной электротехнической стали, составляющих железный сердечник трансформатора, должен удовлетворять вышеуказанным условиям. Если доля листов текстурированной электротехнической стали, удовлетворяющих вышеуказанным условиям, от общего количества листов текстурированной электротехнической стали является высокой, расширение и сжатие всего железного сердечника может быть дополнительно уменьшено, и может быть достигнут более высокий эффект снижения уровня шума. Следовательно, доля, предпочтительно, составляет 50% или более и, предпочтительнее, 75% или более. Верхний предел указанной доли не установлен, и доля может составлять 100%. Здесь доля определяется как отношение массы листов текстурированной электротехнической стали, удовлетворяющих условиям согласно настоящему изобретению, к общей массе всех листов текстурированной электротехнической стали, составляющих железный сердечник трансформатора.At least one of the grain oriented electrical steel sheets constituting the iron core of the transformer must satisfy the above conditions. If the proportion of grain-oriented electrical steel sheets satisfying the above conditions of the total number of grain-oriented electrical steel sheets is high, the expansion and contraction of the entire iron core can be further reduced, and a higher noise reduction effect can be achieved. Therefore, the proportion is preferably 50% or more, and more preferably 75% or more. There is no upper limit for the specified proportion, and the proportion may be 100%. Here, the proportion is defined as the ratio of the weight of the grain oriented electrical steel sheets satisfying the conditions of the present invention to the total weight of all the grain oriented electrical steel sheets constituting the iron core of the transformer.
Причина, почему в настоящем изобретении изменение магнитострикции определяется на основе величины расширения «при намагничивании с максимальной магнитной индукцией 1,7 Тл и частотой 50 Гц», заключается в том, что трансформаторы с листами текстурированной электротехнической стали обычно используются при магнитной индукции 1,7 Тл. При более низкой магнитной индукции шум менее проблематичен. Кроме того, в вышеуказанных условиях намагничивания заметно проявляются особенности магнитострикции, обусловленные кристаллической ориентацией и структурой магнитных доменов листа электротехнической стали. Поэтому, величина расширения в этих условиях является эффективным показателем, отражающим магнитострикционные свойства.The reason why the magnetostriction change in the present invention is determined on the basis of the expansion amount "when magnetized with a maximum magnetic flux density of 1.7 T and a frequency of 50 Hz" is that grain-oriented electrical steel transformers are usually used with a magnetic induction of 1.7 T. ... At lower magnetic induction, noise is less problematic. In addition, under the aforementioned magnetization conditions, the features of magnetostriction due to the crystal orientation and structure of the magnetic domains of the electrical steel sheet are noticeably manifested. Therefore, the amount of expansion under these conditions is an effective indicator of magnetostrictive properties.
Хотя количество исчезающих замыкающих доменов и количество сформированных дополнительных магнитных доменов изменяется по абсолютной величине в зависимости от магнитной индукции при намагничивании и частоты перемагничивания, их относительная доля неизменна. То есть, если количество исчезающих замыкающих доменов является небольшим, малым является и количество сформированных дополнительных магнитных доменов. Таким образом, эффект подавления расширения и сжатия может быть достигнут независимо от плотности намагничивающего магнитного потока. Следовательно, условия использования железного сердечника для трансформатора согласно настоящему изобретению не ограничиваются 1,7 Тл и 50 Гц и могут быть любыми.Although the number of disappearing closing domains and the number of formed additional magnetic domains change in absolute value depending on the magnetic induction during magnetization and the frequency of magnetization reversal, their relative proportion is unchanged. That is, if the number of disappearing closing domains is small, the number of additional magnetic domains formed is also small. Thus, the effect of suppressing expansion and contraction can be achieved regardless of the density of the magnetizing magnetic flux. Therefore, the conditions for using the iron core for the transformer according to the present invention are not limited to 1.7 T and 50 Hz, and can be anything.
Когда формируются замыкающие домены, потери в сердечнике уменьшаются благодаря эффекту измельчения магнитных доменов. Соответственно, если сформированные замыкающие домены удовлетворяют условиям настоящего изобретения, замыкающие домены будут способствовать уменьшению потерь в сердечнике. Таким образом, настоящее изобретение не ограничено также с точки зрения снижения потерь в сердечнике.When the closure domains are formed, the core loss is reduced due to the chopping effect of the magnetic domains. Accordingly, if the formed shorting domains satisfy the conditions of the present invention, the shorting domains will help reduce core loss. Thus, the present invention is also not limited in terms of reducing the core loss.
Способ формирования замыкающих доменовMethod of forming trailing domains
Способ формирования замыкающих доменов не ограничен и может быть любым. Примером способа формирования замыкающих доменов является введение деформации на участках, в которых должны быть сформированы замыкающие домены. Примеры способов введения деформации включают: дробеструйную обработку, водоструйную обработку, лазерную обработку, электроннолучевую обработку и плазменную обработку. Путем введения линейной деформации в направлении, пересекающем направление прокатки, могут быть сформированы замыкающие домены в направлении, пересекающем направление прокатки.The method for forming the trailing domains is not limited and can be anything. An example of a method for forming the closing domains is the introduction of deformation in the regions in which the closing domains are to be formed. Examples of methods for introducing deformation include shot blasting, water blasting, laser processing, electron beam processing, and plasma processing. By introducing linear deformation in the direction intersecting the rolling direction, closing domains can be formed in the direction intersecting the rolling direction.
Способ создания области без замыкающих доменов не ограничен, при этом областью без замыкающих доменов может являться участок стального листа, не подвергнутый деформации. Даже если для введения деформации выполняется обработка всей поверхности стального листа, регулируя режим обработки, можно избежать деформации определенного участка стального листа для создания области без замыкающих доменов. Например, при введении деформации при помощи лазера или электронного пучка можно предотвратить деформацию определенного участка листа, отклоняя фокус от поверхности стального листа. В качестве другого примера, введение деформации на определенном участке листа может быть предотвращено путем снижения давления при дробеструйной обработке или водоструйной обработке.The method for creating the region without closing domains is not limited, and the region without closing domains may be a portion of the steel sheet not subjected to deformation. Even if the entire surface of the steel sheet is machined to introduce deformation, by adjusting the machining mode, it is possible to avoid deforming a certain portion of the steel sheet to create an area without trailing domains. For example, by introducing deformation with a laser or an electron beam, it is possible to prevent deformation of a certain portion of the sheet by deflecting the focus away from the surface of the steel sheet. As another example, the introduction of deformation in a certain area of the sheet can be prevented by reducing the pressure during shot blasting or water blasting.
Момент времени формирования замыкающих доменов не ограничен и может быть любым. Например, замыкающие домены могут быть сформированы до или после разрезки листа текстурированной электротехнической стали. В случае формирования замыкающих доменов перед разрезкой необходимо выбрать узкий рулон и отрегулировать позицию реза, чтобы относительная площадь R0 и относительная площадь R1a удовлетворяли вышеуказанным условиям. С точки зрения производительности, предпочтительно, формировать замыкающие домены после резки листа.The moment of time of the formation of the closing domains is not limited and can be any. For example, the trailing domains can be formed before or after cutting the grain-oriented electrical steel sheet. In the case of the formation of closing domains, before cutting, it is necessary to select a narrow roll and adjust the cutting position so that the relative area R 0 and the relative area R 1a satisfy the above conditions. From a performance point of view, it is preferable to form the trailing domains after cutting the sheet.
Магнитострикционные свойства также могут быть изменены путем изменения ориентации кристаллов или натяжения пленки для контроля состояния образования дополнительных магнитных доменов. Однако частичный контроль с помощью ориентации кристаллов или натяжения пленки очень сложен и неосуществим на промышленном уровне. В настоящем изобретении предлагается весьма простой способ формирования замыкающих доменов в листе текстурированной электротехнической стали, что позволяет эффективно повысить производительность изготовления железных сердечников трансформаторов.Magnetostrictive properties can also be altered by changing crystal orientation or film tension to control the state of additional magnetic domain formation. However, partial control by crystal orientation or film tension is very difficult and not commercially feasible. The present invention provides a very simple method for forming closure domains in a grain-oriented electrical steel sheet, which can effectively improve the production capacity of the iron cores of transformers.
Область формирования замыкающих доменов не обязательно должна продолжаться от одного конца до другого конца листа в направлении прокатки, как показано на фиг. 2. Форма области формирования замыкающих доменов не ограничивается прямоугольной и может быть любой.The region of forming the trailing domains need not extend from one end to the other end of the sheet in the rolling direction as shown in FIG. 2. The shape of the area of formation of the closing domains is not limited to rectangular and can be any.
Расположение области формирования замыкающих доменов в плоскости листа текстурированной электротехнической стали не ограничено и может быть любым. Для более эффективного подавления расширения и сжатия предпочтительным является смежное расположение области формирования замыкающих доменов и области без замыкающих доменов в направлении, ортогональном направлению прокатки. Другими словами, предпочтительно, чтобы граница между областью формирования замыкающих доменов и областью без замыкающих доменов, смежной с областью формирования замыкающих доменов, имела компоненту в направлении прокатки.The location of the closing domain formation region in the plane of the grain-oriented electrical steel sheet is not limited and may be anything. For more effective suppression of expansion and contraction, it is preferable to position the trailing domain formation region and the trailing domain-free region in a direction orthogonal to the rolling direction. In other words, it is preferable that the boundary between the trailing domain formation region and the region without trailing domains adjacent to the trailing domain formation region has a component in the rolling direction.
ПримерыExamples of
Были приготовлены три типа листов текстурированной электротехнической стали шириной 160 мм и толщиной 0,23 мм, 0,27 мм и 0,30 мм, при этом каждый из указанных листов текстурированной электротехнической стали облучали электронным пучком для формирования замыкающих доменов. Расположение областей формирования замыкающих доменов, было выбрано из шести вариантов (a) – (f), показанных на фиг. 14. Согласно варианту (а), в одном листе текстурированной электротехнической стали имеется одна область формирования замыкающих доменов. Согласно вариантам (b) и (c), в одном листе текстурированной электротехнической стали имеются две области формирования замыкающих доменов. Согласно вариантам (e) и (f), в одном листе из текстурированной электротехнической стали имеются три области формирования замыкающих доменов. Согласно варианту (d), в одном листе текстурированной электротехнической стали четыре области формирования замыкающих доменов. В каждом варианте область(области), отличная от области(областей) формирования замыкающих доменов, является областью без замыкающих доменов.Three types of grain-oriented electrical steel sheets with a width of 160 mm and a thickness of 0.23 mm, 0.27 mm and 0.30 mm were prepared, and each of these grain-oriented electrical steel sheets was irradiated with an electron beam to form closure domains. The arrangement of the areas of formation of the trailing domains was selected from six options (a) - (f) shown in FIG. 14. According to embodiment (a), one grain-oriented electrical steel sheet has one region for forming the trailing domains. In embodiments (b) and (c), there are two trailing domain forming regions in one grain-oriented electrical steel sheet. In embodiments (e) and (f), there are three trailing domain forming regions in one grain-oriented electrical steel sheet. According to embodiment (d), in one grain-oriented electrical steel sheet, there are four trailing domain forming regions. In each embodiment, the region (s) other than the region (s) of forming the trailing domains is a region without trailing domains.
В таблицах 2 – 4 приведены относительная площадь R0, определяемая как отношение площади S0 области, в которой не формируются замыкающие домены, к площади S листа текстурированной электротехнической стали, и ток пучка для создания каждой области формирования замыкающих доменов, согласно вариантам расположения областей формирования замыкающих доменов. Здесь относительная площадь области формирования замыкающих доменов определяется как отношение (%) площади области образования замыкающих доменов к площади листа текстурированной электротехнической стали. В образцах 11 – 14 относительная площадь R1a варьировалось путем изменения площадей области 1 и области 2, тогда как другие условия были такими же.Tables 2 to 4 show the relative area R 0 , defined as the ratio of the area S 0 of the area in which the closing domains are not formed to the area S of the grain-oriented electrical steel sheet, and the beam current for creating each area of formation of the closing domains, according to the variants of the arrangement of the forming areas trailing domains. Here, the relative area of the closing domain formation region is defined as the ratio (%) of the area of the closing domain formation region to the area of the grain-oriented electrical steel sheet. In samples 11-14, the relative area R 1a was varied by changing the areas of
Другие условия облучения электронным пучком:Other conditions for electron beam irradiation:
– ускоряющее напряжение: 60 кВ;- accelerating voltage: 60 kV;
– скорость сканирования: 32 м/с;- scanning speed: 32 m / s;
– интервал между линиями облучения: 5 мм.- spacing between irradiation lines: 5 mm.
Количество (объем) введенных замыкающих доменов можно корректировать за счет изменения условий, таких как ускоряющее напряжение, ток пучка, скорость сканирования и интервал формирования. В одном из примеров количество введенных замыкающих доменов корректировали, изменяя тока пучка. Поскольку характер сжатия стального листа зависит от количества введенных замыкающих доменов, влияние на характер сжатия не меняется до тех пор, пока объем введенных замыкающих доменов остается неизмененным, независимо от регулирующего параметра. Несколько образцов (№ 1, 10 и 21) были сравнительными и не подвергались облучению электронным пучком.The number (volume) of closure domains introduced can be adjusted by changing conditions such as accelerating voltage, beam current, scan rate, and formation interval. In one example, the number of closure domains introduced was adjusted by varying the beam current. Since the compression pattern of the steel sheet depends on the number of inserted closing domains, the effect on the compression pattern does not change as long as the volume of the inserted closing domains remains unchanged, regardless of the control parameter. Several samples (Nos. 1, 10 and 21) were comparative and were not exposed to electron beam irradiation.
Затем оценивали магнитострикционные свойства в каждой области и вычисляли «разность величин расширения» (Δλ = λ1 - λ0), то есть разность между величиной расширения (λ1) в области формирования замыкающих доменов и величиной расширения (λ0) в области без замыкающих доменов. Магнитострикционные свойства в каждой области оценивали на образцах шириной 100 мм и длиной 500 мм, вырезанных из листа текстурированной электротехнической стали и облученных электронным пучком при одинаковых условиях облучения. Образцы для проведения испытаний получали из одинаковых листов текстурированной электротехнической стали. С помощью лазерного доплеровского виброметра измеряли магнитострикцию (расширение и сжатие стального листа), когда образец намагничивали из размагниченного состояния (0 Тл) переменным током при максимальной магнитной индукции 1,7 Тл и частоте 50 Гц. Рассчитанная разность величин расширения приведена в таблицах 2 – 4.Then, the magnetostrictive properties in each region were evaluated and the "difference in the expansion values" (Δλ = λ 1 - λ 0 ) was calculated, that is, the difference between the expansion (λ 1 ) in the region of formation of the closing domains and the expansion (λ 0 ) in the region without closing domains. domains. The magnetostrictive properties in each region were evaluated on
В таблицах 2 – 4 приведена относительная площадь R1a, определенная как отношение S1a к S1 в полученном листе текстурированной электротехнической стали. Здесь S1 – площадью области, в которой формируются замыкающие домены, а S1a – площадь зоны области, в которой формируются замыкающие домены, а именно, площадь зоны, в которой величина расширения в точке максимальной деформации, когда проводится намагничивание в направлении прокатки с максимальной магнитной индукцией 1,7 Тл и частотой 50 Гц, по меньшей мере на 2х10-7 больше, чем величина расширения в точке максимальной деформации в области, в которой не формируются замыкающие домены, когда проводится намагничивание в направлении прокатки с максимальной магнитной индукцией 1,7 Тл и частотой 50 Гц.Tables 2 to 4 show the relative area R 1a determined as the ratio of S 1a to S 1 in the obtained grain-oriented electrical steel sheet. Here S 1 is the area of the region in which the closing domains are formed, and S 1a is the area of the zone of the region in which the closing domains are formed, namely, the area of the zone in which the magnitude of expansion at the point of maximum deformation when magnetization is carried out in the direction of rolling with maximum with a magnetic induction of 1.7 T and a frequency of 50 Hz, at least 2x10 -7 more than the expansion value at the point of maximum deformation in the region in which closing domains are not formed when magnetization is carried out in the rolling direction with a maximum magnetic induction of 1.7 T and a frequency of 50 Hz.
Полученный лист текстурированной электротехнической стали затем использовали для изготовления железного сердечника трансформатора. Листы текстурированной электротехнической стали со скошенными кромками, нарезанные из рулона шириной 160 мм, укладывали в стопку для получения «треножного» железного сердечника трехфазного трансформатора. Общие размеры железного сердечника были следующими: ширина 890 мм, высота 800 мм и толщина стопки 244 мм.The obtained grain-oriented electrical steel sheet was then used to make a transformer iron core. Beveled grain oriented electrical steel sheets cut from a roll 160 mm wide were stacked to form a "tripod" iron core of a three-phase transformer. The overall dimensions of the iron core were as follows: width 890 mm, height 800 mm, and stack thickness 244 mm.
Доля (%) листов текстурированной электротехнической стали, полученных согласно вышеописанной процедуре, относительно всего железного сердечника приведена в таблицах 2 – 4. Железный сердечник, в котором указанная доля составляла 100%, был изготовлен путем укладки в стопку только листов текстурированной электротехнической стали, облученных электронным пучком согласно вышеуказанной процедуре. Железный сердечник, в котором указанная доля составляла менее 100%, был изготовлен путем укладки в стопку не только одного или нескольких листов текстурированной электротехнической стали, облученных электронным пучком, согласно любому из вариантов, показанных на фиг. 14, но также один или несколько листов текстурированной электротехнической стали, облученных по всей поверхности электронным пучком с током пучка 7 мА.The proportion (%) of grain oriented electrical steel sheets obtained according to the above procedure, with respect to the total iron core, is shown in Tables 2 to 4. An iron core in which the specified proportion was 100% was made by stacking only grain oriented electrical steel sheets irradiated with electron beam according to the above procedure. The iron core, in which the specified proportion was less than 100%, was made by stacking not only one or more grain-oriented electrical steel sheets irradiated with an electron beam, according to any of the options shown in Figs. 14, but also one or more grain oriented electrical steel sheets irradiated over the entire surface with an electron beam with a beam current of 7 mA.
Затем вокруг полученного железного сердечника наматывали катушку возбуждения, железный сердечник намагничивали в условиях, приведенных в таблицах 5 – 10, измеряли уровень шума трансформатора и потери в сердечнике трансформатора (потери без нагрузки) в разных условия намагничивания. Намагничивание проводили переменным током с частотой 50 Гц или 60 Гц с тремя разными максимальными индукциями, а именно, 1,3 Тл, 1,5 Тл и 1,7 Тл.Then, an excitation coil was wound around the obtained iron core, the iron core was magnetized under the conditions shown in Tables 5 to 10, the noise level of the transformer and the transformer core loss (no-load loss) were measured under different magnetization conditions. Magnetization was carried out with alternating current with a frequency of 50 Hz or 60 Hz with three different maximum inductions, namely, 1.3 T, 1.5 T and 1.7 T.
Уровень шума измеряли в шести местах, а именно, спереди и сзади каждой из трех ног железного сердечника. Место замера находилось на высоте 400 мм и на расстоянии 300 мм от поверхности железного сердечника. Среднее значение уровня шума, измеренного в шести местах, приведено в таблицах 5 – 7. Результаты измерений потерь в сердечнике приведены в таблицах 8 – 10.The noise level was measured at six locations, namely, in front and behind each of the three legs of the iron core. The measuring point was at a height of 400 mm and at a distance of 300 mm from the surface of the iron core. The average noise level measured at six locations is shown in Tables 5 to 7. The results of core loss measurements are shown in Tables 8 to 10.
По результатам, представленным в таблицах 5 – 10, можно сделать вывод, что в каждом железном сердечнике трансформатора, удовлетворяющем условиям настоящего изобретения, уровень шума был ниже, и потери в сердечнике меньше, чем в сравнительных примерах.From the results shown in Tables 5 to 10, it can be concluded that in each iron core of the transformer satisfying the conditions of the present invention, the noise level was lower and the core loss was lower than in the comparative examples.
Таблица 5Table 5
Таблица 6Table 6
Таблица 7Table 7
Таблица 8Table 8
Таблица 9Table 9
Таблица 10Table 10
Список ссылочных позицийList of reference positions
1 – лист текстурированной электротехнической стали1 - grain oriented electrical steel sheet
10 – область формирования замыкающих доменов10 - area of formation of closing domains
11 – линейная деформация11 - linear deformation
20 – область без замыкающих доменов.20 - area without trailing domains.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018069919 | 2018-03-30 | ||
JP2018-069919 | 2018-03-30 | ||
PCT/JP2019/014274 WO2019189859A1 (en) | 2018-03-30 | 2019-03-29 | Iron core for transformer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2746430C1 true RU2746430C1 (en) | 2021-04-14 |
Family
ID=68060674
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020135637A RU2746430C1 (en) | 2018-03-30 | 2019-03-29 | Iron core of transformer |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11961647B2 (en) |
EP (1) | EP3780037A4 (en) |
CN (1) | CN111886662B (en) |
CA (1) | CA3095435A1 (en) |
RU (1) | RU2746430C1 (en) |
WO (1) | WO2019189859A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11115193B2 (en) | 2017-12-29 | 2021-09-07 | Intel Corporation | Technologies for internet of things key management |
CN114226662B (en) * | 2021-12-13 | 2022-12-02 | 清华大学 | Method for preparing low-thermal-expansion invar alloy by annealing |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002069594A (en) * | 2000-08-25 | 2002-03-08 | Nippon Steel Corp | Silicon steel sheet for low-noise transformer |
RU2238340C2 (en) * | 1999-05-26 | 2004-10-20 | Аччай Спечиали Терни С.П.А. | Method for improving magnetic qualities of textured electrical silicon steel sheets by laser treatment |
WO2012164702A1 (en) * | 2011-06-01 | 2012-12-06 | 新日鐵住金株式会社 | Device for producing grain-oriented magnetic steel sheet and method for producing grain-oriented magnetic steel sheet |
RU2575271C1 (en) * | 2011-12-28 | 2016-02-20 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Texture sheet of electric steel and method of its production |
RU2576355C1 (en) * | 2011-12-26 | 2016-02-27 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Textured electrical steel sheet |
Family Cites Families (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5261971A (en) | 1989-04-14 | 1993-11-16 | Nippon Steel Corporation | Process for preparation of grain-oriented electrical steel sheet having superior magnetic properties |
JPH04116809A (en) | 1990-09-07 | 1992-04-17 | Toshiba Corp | Iron core of transformer |
JPH03204911A (en) | 1989-10-23 | 1991-09-06 | Toshiba Corp | Transformer core |
US5371486A (en) | 1990-09-07 | 1994-12-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Transformer core |
JPH08269562A (en) | 1995-03-29 | 1996-10-15 | Nippon Steel Corp | Grain-oriented silicon steel sheet reduced in magnetostriction and its production |
JP4092791B2 (en) | 1998-10-06 | 2008-05-28 | 住友金属工業株式会社 | Low loss and low noise iron core and manufacturing method thereof |
JP3799252B2 (en) | 2001-08-30 | 2006-07-19 | 中国電機製造株式会社 | Manufacturing method of noise-suppressing laminated iron core |
JP5919617B2 (en) * | 2010-08-06 | 2016-05-18 | Jfeスチール株式会社 | Oriented electrical steel sheet and manufacturing method thereof |
JP5998424B2 (en) * | 2010-08-06 | 2016-09-28 | Jfeスチール株式会社 | Oriented electrical steel sheet |
BR112013001358B1 (en) * | 2010-08-06 | 2019-07-02 | Jfe Steel Corporation | ORIENTED GRAIN ELECTRIC STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THEM |
JP5760504B2 (en) | 2011-02-25 | 2015-08-12 | Jfeスチール株式会社 | Oriented electrical steel sheet and manufacturing method thereof |
JP5896112B2 (en) | 2011-10-14 | 2016-03-30 | Jfeスチール株式会社 | Oriented electrical steel sheet, method of manufacturing the same, and transformer |
JP5761375B2 (en) * | 2011-12-22 | 2015-08-12 | Jfeスチール株式会社 | Oriented electrical steel sheet and manufacturing method thereof |
RU2570250C1 (en) * | 2011-12-27 | 2015-12-10 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Textured sheet of electrical steel |
US10395806B2 (en) * | 2011-12-28 | 2019-08-27 | Jfe Steel Corporation | Grain-oriented electrical steel sheet and method of manufacturing the same |
IN2015DN00611A (en) * | 2012-08-30 | 2015-06-26 | Jfe Steel Corp | |
JP5561335B2 (en) * | 2012-09-28 | 2014-07-30 | Jfeスチール株式会社 | Electron gun abnormality detection device and electron gun abnormality detection method |
CA2887985C (en) * | 2012-10-31 | 2017-09-12 | Jfe Steel Corporation | Grain-oriented electrical steel sheet with reduced iron loss, and method for manufacturing the same |
JP5668795B2 (en) | 2013-06-19 | 2015-02-12 | Jfeスチール株式会社 | Oriented electrical steel sheet and transformer core using the same |
MX2016009420A (en) * | 2014-01-23 | 2016-09-16 | Jfe Steel Corp | Directional magnetic steel plate and production method therefor. |
JP2015140470A (en) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | Jfeスチール株式会社 | Grain oriented silicon steel plate and production method thereof |
KR101961175B1 (en) * | 2014-10-23 | 2019-03-22 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | Grain-oriented electrical steel sheet and process for producing same |
JP6060988B2 (en) * | 2015-02-24 | 2017-01-18 | Jfeスチール株式会社 | Oriented electrical steel sheet and manufacturing method thereof |
RU2717034C1 (en) * | 2017-02-28 | 2020-03-17 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Textured electrical steel sheet and method of its production |
WO2019189857A1 (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-03 | Jfeスチール株式会社 | Iron core for transformer |
-
2019
- 2019-03-29 CA CA3095435A patent/CA3095435A1/en active Pending
- 2019-03-29 WO PCT/JP2019/014274 patent/WO2019189859A1/en unknown
- 2019-03-29 US US17/041,442 patent/US11961647B2/en active Active
- 2019-03-29 RU RU2020135637A patent/RU2746430C1/en active
- 2019-03-29 EP EP19777691.7A patent/EP3780037A4/en active Pending
- 2019-03-29 CN CN201980020752.5A patent/CN111886662B/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2238340C2 (en) * | 1999-05-26 | 2004-10-20 | Аччай Спечиали Терни С.П.А. | Method for improving magnetic qualities of textured electrical silicon steel sheets by laser treatment |
JP2002069594A (en) * | 2000-08-25 | 2002-03-08 | Nippon Steel Corp | Silicon steel sheet for low-noise transformer |
WO2012164702A1 (en) * | 2011-06-01 | 2012-12-06 | 新日鐵住金株式会社 | Device for producing grain-oriented magnetic steel sheet and method for producing grain-oriented magnetic steel sheet |
RU2576355C1 (en) * | 2011-12-26 | 2016-02-27 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Textured electrical steel sheet |
RU2575271C1 (en) * | 2011-12-28 | 2016-02-20 | ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН | Texture sheet of electric steel and method of its production |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111886662A (en) | 2020-11-03 |
US11961647B2 (en) | 2024-04-16 |
EP3780037A4 (en) | 2021-06-16 |
WO2019189859A1 (en) | 2019-10-03 |
CA3095435A1 (en) | 2019-10-03 |
EP3780037A1 (en) | 2021-02-17 |
US20210020349A1 (en) | 2021-01-21 |
CN111886662B (en) | 2023-05-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2744690C1 (en) | Iron core of transformer | |
RU2570250C1 (en) | Textured sheet of electrical steel | |
RU2440426C1 (en) | Method for obtaining electromagnetic steel plate with orientation grains, magnetic domains of which are controlled by means of application of laser beam | |
RU2741403C1 (en) | Textured sheet of electrical steel, tape core of transformer from textured sheet of electrical steel and method of making tape core | |
RU2746430C1 (en) | Iron core of transformer | |
JP6169695B2 (en) | Oriented electrical steel sheet | |
EP1154025B1 (en) | Low iron loss and low noise grain-oriented electrical steel sheet and a method for producing the same | |
JP7230933B2 (en) | Grain-oriented electrical steel sheet and manufacturing method thereof | |
RU2741585C1 (en) | Textured sheet of electrical steel, transformer stacked core from textured sheet of electrical steel and method of making a stacked core | |
RU2724649C1 (en) | Transformer core | |
JP6015723B2 (en) | Manufacturing method of grain-oriented electrical steel sheet for low noise transformer cores | |
KR102387488B1 (en) | iron core for transformer | |
JP6160376B2 (en) | Directional electrical steel sheet for transformer core and method of manufacturing the same | |
JP6575732B1 (en) | Iron core for transformer | |
JP4979970B2 (en) | Low iron loss unidirectional electrical steel sheet | |
JP4437939B2 (en) | Low iron loss unidirectional electrical steel sheet |